Взаимодействие наносекундного объемного разряда с газодинамическими разрывами (1102469)
Текст из файла
На правах рукописиКОРОТЕЕВ Дмитрий АнатольевичВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НАНОСЕКУНДНОГО ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА СГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ РАЗРЫВАМИСпециальность 01.04.17 – химическая физика,в том числе физика горения и взрываАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква - 2008Работа выполнена на кафедре молекулярной физики физического факультетаМосковского государственного университета им. М.В. ЛомоносоваНаучный руководитель: доктор физико-математических наук, профессорЗнаменская Ирина АлександровнаОфициальные оппоненты: кандидат физико-математических наук, ведущийнаучный сотрудникГеоргиевский Павел Юрьевичдоктор физико-математических наук, профессорСтариковская Светлана МихайловнаВедущая организация: Объединенный институт высоких температурРАНЗащита состоится 1 октября 2008 года в __:__ часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.002.01 в Московском государственномуниверситете им.
М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-2,Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория _____С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан ____________________ 2008 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.01,кандидат физико-математических наукЛаптинская Т.В.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыАктуальность проблемы взаимодействия потоков газа с плазменнымиобразованиями обусловлена в первую очередь возможностью примененияплазменных технологий для управления потоками. Активно обсуждаетсяиспользование плазмы для снижения теплового воздействия набегающегопотока на летательные аппараты, управления внешним и внутреннимобтеканием, увеличения подъёмной силы крыла, уменьшения шумовогоэффекта летательных аппаратов и аэродинамических установок. Кроме того,существует ряд других важнейших научно-технических задач, решениекоторыхневозможнобездетальногоизучениязакономерностей плазменной газодинамики.фундаментальныхСреди таких задач можновыделить следующие:− проблема возникновения ударно-волновых образований в газоразрядныхлазерах, влияние ударных волн на параметры излучения;− влияние газовых разрядов на процессы воспламенения, горения и детонации;− проблема ослабления взрывных ударных волн.В данной работе решается фундаментальная задача плазменной газодинамики овзаимодействии газодинамического разрыва с однородной объёмной областьюнаносекунднойплазмы.Представленырезультатыэкспериментальногоисследования взаимодействия плоской ударной волны и зоны контактногопереходасобластьюкороткоживущейплазмы,реализованнойприинициировании на участке канала течения импульсного объёмного разряда сплазменными электродами.Целью диссертационной работы является комплексное экспериментальноеисследование процесса взаимодействия разрывного газодинамического теченияс областью наносекундной ионизации, созданной поперечным объёмным3импульсным разрядом.
Достижение этой цели предполагаетрешение рядаосновных задач:− экспериментальнаяреализациянаносекунднойионизацииобластигазодинамического разрыва;− исследование пространственно-временных и спектральных характеристикплазмы наносекундного объёмного разряда, инициированного в потоке сгазодинамическим разрывом;− исследование поля течения после разрядного воздействия на поток;− разработка и верификация методики определения доли разрядной энергии,идущей на нагрев газа за время разряда;− оценки эффективности воздействия разряда на ударную волну в канале.Научная новизна работыОбъёмные разряды субмикросекундной длительности, обладающие высокойстепенью однородности энерговклада, не рассматривались ранее в приложениидетального изучения их взаимодействия с высокоскоростными потоками газа.Этот факт обуславливает научную новизну работы, которая характеризуетсяследующими основными результатами:− установлен эффект самолокализации разряда перед газодинамическимскачком;− показана возможность управления параметрами разрядного энерговкладапри помощи газодинамических скачков;− установлено, что при локализации наносекундного разряда перед ударнойволной на фронте последней возникает распад разрыва;− проведены вычисления доли разрядной энергии, идущей на нагрев газа завремя протекания тока импульсного объёмного разряда с плазменнымиэлектродами;− показана возможность применения наносекундных объёмных разрядов дляуправления параметрами течения в канале.4Научная и практическая ценность работыНаучная ценность работы заключается в получении экспериментальныхданных по свойствам плазмы наносекундного объёмного разряда при егоинициировании на участке течения с газодинамическим разрывом; определениизависимости величины плотности разрядного энерговклада от объёма областимежэлектродного пространства, ограниченной газодинамическим разрывом;детальном исследовании свойств течения после разрядного воздействия;разработке методики определения доли разрядной энергии, идущей на нагревгаза за время разряда; получении систематических экспериментальных данныхпо динамике разрывов, на основе которых возможна верификация численныхмоделей и методов расчёта газодинамических течений с энергоподводом.Практическаяценностьработыобуславливаетсявозможностьюиспользования полученных данных при проектировании устройств дляуправления параметрами потоков газа; применимостью результатов поуправлениюпараметрамиразрядногоэнерговкладаприпомощигазодинамических разрывов в приложении к газоразрядным лазерам.Основные положения, выносимые автором на защиту− бездиафрагменный способ реализации явления распада плоского разрыва вканале;− способ импульсного воздействия на ударную волну в канале;− метод управления объёмным разрядным энерговкладом при помощигазодинамических разрывов;− способ визуализации области контактного перехода;− методикаоценкииоценкадолиэнергииобъёмногоразрядасубмикросекундной длительности, идущей на нагрев газа за время разряда;− результаты исследования пространственно-временных и спектральныххарактеристикплазмынаносекундногообъёмногоразряда,инициированного в потоке с газодинамическим разрывом;5− экспериментальная зависимость плотности разрядного энерговклада отобъёмаобластимежэлектродногопространства,ограниченнойгазодинамическим разрывом;− результатыисследованиясвойствнестационарногоквазидвумерноготечения после наносекундной ионизации области плоской ударной волны вканале;Апробация работы и публикацииОсновные результаты работы докладывались на следующих конференциях.1.
Ломоносовские чтения (Москва, МГУ, 2008)2. III Школа-семинар по магнитоплазменной аэродинамике (Москва, 2008)3. XXXIII Международная конференция по физике плазмы и управляемомутермоядерному синтезу (Звенигород, 2008)4. XV Школа-семинар «Современные проблемы аэрогидродинамики»(Сочи, 2007)5.
XIIIМеждународнаяконференция«Методыаэрофизическихисследований» (Новосибирск, 2007)6. XII Международная конференция Ломоносов-2005 (Москва, МГУ, 2005)7. XII Школа-семинар«Современныепроблемыаэрогидродинамики»(Сочи, 2004)По результатам работы опубликовано 5 статей в реферируемых научныхизданиях, 7 статей в трудах всероссийских и международных конференций, 7тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.Структура и объём работыДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и спискацитируемой литературы (67 ссылок). Объём диссертации составляет 106страниц.
Работа содержит 43 рисунка.6СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обосновывается актуальность диссертационной работы, её научнаяновизна и практическая ценность. Формулируются цели работы и постановканаучной задачи. Излагаются основные положения, выносимые автором назащиту.Первая глава посвящена анализу работ по исследованию взаимодействияударных волн с плазменными образованиями.
В главе также приводится обзорпубликаций по разработке и исследованию свойств наносекундных объёмныхразрядов. Проводится анализ методов реализации распада произвольногоразрыва.Изучение опубликованных данных по взаимодействию ударных волн собъёмными плазменными областями показало, что в большинстве работрассматриваются относительно долгоживущие плазменные образования. Времяжизни разрядной плазмы сравнимо с характерными газодинамическимивременами на масштабах объекта исследования или превосходит их.
В качествеосновных газодинамических эффектов, наблюдаемых при распространенииударной волны по плазменной области можно выделить:− увеличение скорости ударной волны при вхождении в плазменную областьили при инициировании разряда в момент, когда волна находится вмежэлектродном промежутке,− зависимость величины изменения скорости от полярности электродов,− увеличение толщины ударной волны в плазме,− образование двойного электрического слоя на фронте ударной волны иплазменного предвестника перед фронтом,− локальное увеличение температуры всех компонент в области предвестника,− увеличение толщины ударного слоя при движении модельных объектов вплазменной области.7Анализ работ, посвященных созданию и изучению свойств наносекундныхобъёмных разрядов, показывает эффективность применения предыонизациидля достижения однородности поля разряда и стабильности времени началапробоя.
С точки зрения высокой степени однородности области энерговкладалучшим образом себя зарекомендовали разряды с плазменными электродами.Работы по реализации и изучению явления распада произвольного разрывасвидетельствуют о хорошей разработанности аналитических и численныхметодов решения задачи Римана. Экспериментальная реализация классическогоодномерного распада разрыва сводится к организации догонного иливстречного взаимодействия ударных волн и (или) контактных поверхностей.Методы, связанные с привлечением механических перегородок, вносят сильныеискажения в структуру течения особенно на ранних временных стадиях после«исчезновения» перегородки.Во второй главе описывается экспериментальная установка и её конфигурациидля исследования пространственных, временных и спектральных свойствплазмы наносекундного объёмного разряда с плазменными электродами приего инициировании в невозмущённом газе и в потоке с газодинамическимразрывом.
Представлены особенности теневой схемы для изучения свойствтечения после разрядного воздействия.Припроведениигазодинамическихисследованийразрывовимпульснойиспользоваласьионизацииобластикомбинированнаяэкспериментальная установка, представляющая собой ударную трубу совстроенной в канал течения разрядной камерой специальной конструкции.Газодинамическаячасть–однодиафрагменнаяударнаятрубаспрямоугольным каналом течения 24×48 мм2 (рис. 1). Рабочим газом являетсявоздух, толкающим – гелий. Диапазон начальных давлений – 1÷150 торр.Диапазон реализуемых чисел Маха ударной волны – 1.1÷4.5.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
